鑭系金屬離子錯合物水解磷酸酯之動力學研究

Abstract

對於設計、合成並鑑定以鑭系金屬大環錯合物為主體的DNA/RNA人造切割劑一直是我們感興趣的主題；在這裡，我們要報告利用EuDO2A+及其他鑭系金屬錯合物當作催化劑水解BNPP磷酸酯鍵之研究。在LaDO2A+, EuDO2A+及YbDO2A+三者之中，EuDO2A+有最好的切割效率，約為LaDO2A+的十倍，且是YbDO2A+的百倍，顯示電荷密度對水解BNPP並非惟一的關鍵因素；在EuDO2A+、EuK21DA+、EuEDDA+及EuHEDTA四者之中，擁有最多配位水的EuEDDA+在pH小於8時切割速率最快，（在pH大於8時，開始呈現混濁和沉澱狀態）；在pH 11.0，EuDO2A+水解BNPP速率約是EuHEDTA的一百倍，可能是由於EuDO2A+所帶有的正電荷造成；這些結果顯示EuDO2A+高穩定性及優越的切割效率。在25℃, pH 9.35，其切割速率隨著[EuDO2A+]存在二次成長趨勢，隨後呈現不明顯的飽和狀態，暗示在水解BNPP的反應機構中有兩個金屬錯合物的參與，並且有催化劑－受質中間錯合物的生成。將數據fit到單體－雙體平衡(2EuDO2A+ = (EuDO2A+)2)及pre-equilibrium的反應機構中，可得EuDO2A+－BNPP之一次水解速率常數3.1×10-3 s-1 及(EuDO2A+)2－BNPP之一次水解速率常數2,3×10-2 s-1；將數據fit到EuDO2A+和BNPP以1:1及2:1錯合的反應機構中，可得EuDO2A+－BNPP之一次水解速率常數6.3×10-3 s-1及EuDO2A+－BNPP－EuDO2A+之一次水解速率常數1.4×10-2 s-1；這些是目前已報導之金屬錯合物水解BNPP之kcat值中最高的（kcat是金屬錯合物和受質所形成中間物之一次水解速率常數）。其水解DNA及RNA(pUC 19及GpppG)的速率和其他文獻相當。EuDO2A+之切割速率會隨時間逐漸下降，滴定數據顯示EuDO2A+(aq)中存在極慢的平衡，欲重覆實驗數據，新鮮配制之水溶液是必要的。